Fluturimet e anijeve kozmike përfshijnë konsum të madh energjie. Për shembull, mjeti lëshues Soyuz, që qëndron në platformën e lëshimit dhe gati për t'u nisur, peshon 307 tonë, nga të cilat më shumë se 270 tonë është karburant, domethënë pjesa e luanit. Nevoja për të shpenzuar një sasi të çmendur energjie për lëvizjen në hapësirën e jashtme lidhet kryesisht me vështirësitë e zotërimit të shtrirjeve të largëta të sistemit diellor.
Fatkeqësisht, ende nuk pritet një përparim teknik në këtë drejtim. Masa e lëndës djegëse mbetet një nga faktorët kryesorë në planifikimin e misioneve hapësinore dhe inxhinierët shfrytëzojnë çdo mundësi për të kursyer karburant në mënyrë që të zgjasin funksionimin e pajisjes. Manovrat e gravitetit janë një mënyrë për të kursyer para.
Si të fluturojmë në hapësirë dhe çfarë është graviteti
Parimi i lëvizjes së pajisjes në vakum (një mjedis nga i cili është e pamundur të largohet as me helikë, as me rrota, as ndonjë gjë tjetër) është i njëjtë për të gjitha llojet e motorëve të raketave të prodhuara në Tokë. Ky është shtytje jet. Graviteti kundërshton fuqinë e një motori reaktiv. Kjo betejë kundër ligjeve të fizikës është fituarShkencëtarët sovjetikë në 1957. Për herë të parë në histori, një aparat i bërë nga dora e njeriut, pasi kishte fituar shpejtësinë e parë kozmike (rreth 8 km/s), u bë një satelit artificial i planetit Tokë.
U deshën rreth 170 tonë hekur, pajisje elektronike, vajguri të pastruar dhe oksigjen të lëngshëm për të nisur një pajisje që peshonte pak më shumë se 80 kg në orbitën e ulët të Tokës.
Nga të gjitha ligjet dhe parimet e universit, graviteti është, ndoshta, një nga ato kryesore. Ai rregullon gjithçka, duke filluar me rregullimin e grimcave elementare, atomeve, molekulave dhe duke përfunduar me lëvizjen e galaktikave. Është gjithashtu një pengesë për eksplorimin e hapësirës.
Jo vetëm karburant
Edhe përpara lëshimit të satelitit të parë artificial të Tokës, shkencëtarët e kuptuan qartë se jo vetëm rritja e madhësisë së raketave dhe fuqisë së motorëve të tyre mund të jetë çelësi i suksesit. Studiuesit u nxitën të kërkonin truke të tilla nga rezultatet e llogaritjeve dhe testeve praktike, të cilat treguan se sa konsumojnë karburant fluturimet jashtë atmosferës së tokës. Vendimi i parë i tillë për projektuesit sovjetikë ishte zgjedhja e vendit për ndërtimin e kozmodromit.
Le të shpjegojmë. Për t'u bërë një satelit artificial i Tokës, raketa duhet të përshpejtohet në 8 km/s. Por vetë planeti ynë është në lëvizje të vazhdueshme. Çdo pikë e vendosur në ekuator rrotullohet me një shpejtësi prej më shumë se 460 metra në sekondë. Kështu, një raketë e lëshuar në hapësirën pa ajër në zonën e paraleles zero do të jetë në vetvetekeni pothuajse gjysmë kilometër të lirë në sekondë.
Kjo është arsyeja pse, në hapësirat e gjera të BRSS, u zgjodh një vend në jug (shpejtësia e rrotullimit ditor në Baikonur është rreth 280 m/s). Një projekt edhe më ambicioz që synonte zvogëlimin e efektit të gravitetit në mjetin lëshues u shfaq në 1964. Ishte kozmodromi i parë detar "San Marco", i montuar nga italianët nga dy platforma shpimi dhe i vendosur në ekuator. Më vonë, ky parim formoi bazën e projektit ndërkombëtar Sea Launch, i cili lëshon me sukses satelitët komercialë deri më sot.
Kush ishte i pari
Po në lidhje me misionet në hapësirën e thellë? Shkencëtarët nga BRSS ishin pionierë në përdorimin e gravitetit të trupave kozmikë për të ndryshuar rrugën e fluturimit. Ana e pasme e satelitit tonë natyror, siç e dini, u fotografua për herë të parë nga aparati Sovjetik Luna-1. Ishte e rëndësishme që pas fluturimit rreth hënës, pajisja të kishte kohë të kthehej në Tokë në mënyrë që të kthehej nga hemisfera veriore. Në fund të fundit, informacioni (imazhet e marra fotografike) duhej t'u transmetohej njerëzve, dhe stacionet e gjurmimit, enët e antenave të radios ishin vendosur pikërisht në hemisferën veriore.
Jo më pak sukses arriti të përdorte manovrat gravitacionale për të ndryshuar trajektoren e anijes kozmike nga shkencëtarët amerikanë. Anija kozmike automatike ndërplanetare "Mariner 10" pas një fluturimi pranë Venusit iu desh të zvogëlonte shpejtësinë në mënyrë që të shkonte në një orbitë më të ulët rrethore dhe diellore dheeksploroni Mërkurin. Në vend të përdorimit të shtytjes së motorëve për këtë manovër, shpejtësia e mjetit u ngadalësua nga fusha gravitacionale e Venusit.
Si funksionon
Sipas ligjit të gravitetit universal, të zbuluar dhe konfirmuar eksperimentalisht nga Isak Njutoni, të gjithë trupat me masë tërheqin njëri-tjetrin. Forca e kësaj tërheqjeje matet dhe llogaritet lehtësisht. Varet si nga masa e të dy trupave ashtu edhe nga distanca ndërmjet tyre. Sa më afër, aq më i fortë. Për më tepër, ndërsa trupat i afrohen njëri-tjetrit, forca e tërheqjes rritet në mënyrë eksponenciale.
Figura tregon se si anijet kozmike, që fluturojnë pranë një trupi të madh kozmik (një planeti), ndryshojnë trajektoren e tyre. Për më tepër, kursi i lëvizjes së pajisjes nën numrin 1, duke fluturuar më larg nga objekti masiv, ndryshon shumë pak. Çfarë nuk mund të thuhet për pajisjen numër 6. Planetoidi ndryshon drejtimin e tij të fluturimit në mënyrë dramatike.
Çfarë është një hobe graviteti. Si funksionon
Përdorimi i manovrave të gravitetit lejon jo vetëm ndryshimin e drejtimit të anijes, por edhe rregullimin e shpejtësisë së saj.
Figura tregon trajektoren e një anije kozmike, që zakonisht përdoret për ta përshpejtuar atë. Parimi i funksionimit të një manovre të tillë është i thjeshtë: në seksionin e trajektores së theksuar me të kuqe, pajisja duket se po kap hapin me planetin që po largohet prej tij. Një trup shumë më masiv tërheq një trup më të vogël me forcën e tij të gravitetit, duke e shpërndarë atë.
Meqë ra fjala, jo vetëm anijet kozmike përshpejtohen në këtë mënyrë. Dihet se trupat qiellorë që nuk janë të lidhur me yjet enden në galaktikë me fuqi dhe kryesore. Këta mund të jenë asteroidë relativisht të vegjël (njëri prej të cilëve, meqë ra fjala, tani po viziton sistemin diellor), dhe planetoide me përmasa të përshtatshme. Astronomët besojnë se është hobe gravitacionale, d.m.th., ndikimi i një trupi më të madh kozmik, ai që hedh objekte më pak masive nga sistemet e tyre, duke i dënuar ata në bredhje të përjetshme në të ftohtin e akullt të hapësirës boshe.
Si të ngadalësoni
Por, duke përdorur manovrat gravitacionale të anijes kozmike, jo vetëm që mund të përshpejtoni, por edhe të ngadalësoni lëvizjen e tyre. Skema e një frenimi të tillë është paraqitur në figurë.
Në seksionin e trajektores së theksuar me të kuqe, tërheqja e planetit, në ndryshim nga varianti me një hobe gravitacionale, do të ngadalësojë lëvizjen e pajisjes. Në fund të fundit, vektori i gravitetit dhe drejtimi i fluturimit të anijes janë të kundërta.
Kur përdoret? Kryesisht për lëshimin e stacioneve automatike ndërplanetare në orbitat e planetëve të studiuar, si dhe për studimin e rajoneve afër diellit. Fakti është se kur lëvizni drejt Diellit ose, për shembull, drejt planetit Mërkuri më afër yllit, çdo pajisje, nëse nuk aplikoni masa për frenim, dashje pa dashje përshpejtohet. Ylli ynë ka një masë të jashtëzakonshme dhe një forcë të madhe tërheqëse. Një anije kozmike që ka fituar shpejtësi të tepërt nuk do të mund të hyjë në orbitën e Mërkurit, planetit më të vogël të familjes diellore. Anija thjesht do të kalojëPor, Merkuri i vogël nuk mund ta tërheqë mjaftueshëm. Motorët mund të përdoren për frenim. Por një trajektore gravitacionale drejt Diellit, le të themi në Hënë dhe më pas në Venus, do të minimizonte përdorimin e shtytjes së raketave. Kjo do të thotë se do të nevojitet më pak karburant dhe pesha e liruar mund të përdoret për të akomoduar pajisje shtesë kërkimore.
Hyni në vrimën e një gjilpëre
Ndërsa manovrat e hershme gravitacionale u kryen me ndrojtje dhe hezitim, rrugët e misioneve më të fundit hapësinore ndërplanetare janë pothuajse gjithmonë të planifikuara me rregullime gravitacionale. Puna është se tani astrofizikanët, falë zhvillimit të teknologjisë kompjuterike, si dhe disponueshmërisë së të dhënave më të sakta mbi trupat e sistemit diellor, kryesisht masën dhe densitetin e tyre, kanë në dispozicion llogaritje më të sakta. Dhe është e nevojshme të llogaritet manovra e gravitetit jashtëzakonisht saktë.
Pra, vendosja e një trajektoreje më larg nga planeti sesa është e nevojshme është e mbushur me faktin se pajisjet e shtrenjta nuk do të fluturojnë aspak aty ku ishte planifikuar. Dhe nënvlerësimi i masës mund të kërcënojë edhe përplasjen e anijes me sipërfaqen.
Kampion në manovra
Kjo, natyrisht, mund të konsiderohet anija e dytë kozmike e misionit Voyager. E lançuar në vitin 1977, pajisja aktualisht po largohet nga sistemi i saj i yjeve, duke u tërhequr në të panjohurën.
Gjatë funksionimit të tij, aparati vizitoi Saturnin, Jupiterin, Uranin dhe Neptunin. Gjatë gjithë fluturimit, mbi të veproi tërheqja e Diellit, nga e cila anija u largua gradualisht. Por, falë gravitacionit të llogaritur mirëmanovra, për secilin nga planetët, shpejtësia e tij nuk u ul, por u rrit. Për çdo planet të eksploruar, rruga u ndërtua në parimin e një hobe gravitacional. Pa aplikimin e korrigjimit gravitacional, Voyager nuk do të ishte në gjendje ta dërgonte deri këtu.
Përveç Voyagers, manovrat e gravitetit janë përdorur për të nisur misione të tilla të njohura si Rosetta ose New Horizons. Pra, Rosetta, përpara se të shkonte në kërkim të kometës Churyumov-Gerasimenko, bëri deri në 4 manovra gravitacionale përshpejtuese pranë Tokës dhe Marsit.
